毕业设计第一次修改

摘 要本毕业设计为某钢厂 10KV 总降变电所设计，对在钢厂变电所设计中的若干问题：负荷计算，三相短路分析及短路电流计算，高低压设备的选择与校验，变压器的继电保护，变电所的过电压保护，无功补偿，防雷与接地等几方面的设计进行了陈述，并对供电主接线的拓扑结构进行了阐述，采用一台 1600kVA 的主变压器，最大设备容量1636kW，采用并联电容器进行低压集中补偿，对变压器进行过电流，电流速断，瓦斯保护，按三类防雷建筑物设防，采用强弱电联合接地系统对建筑物进行保护。本次设计的内容紧密结合实际，通过查找大量相关资料，设计出符合当前要求的变电所。设计中主要采用了一些固定方式的保护和常规保护，可以使变电站内值班人员或调度中心的人员及时掌握变电所的运行情况，直接对设备进行操作，及时了解故障情况，并迅速进行处理，达到供电系统的管理科学化、规范化，充分发挥整体优势，进行全系统的信息综合管理。目 录1 设计背景 12 工厂供电设计的一般原则 13 负荷计算和功率补偿 23.1 负荷计算的意义23.2 负荷计算的方法23.3 全厂负荷计算33.4 功率补偿44 变压器的选择 55 主接线方案的选择55.1 对变电所主接线的一般要求55.2 变电所主接线方案 66 短路电流计算 76.1 短路的原因及危害76.2 短路的类型及短路计算的目的86.3 三相短路电流计算87 电气设备的选择 107.1 电气设备选择的一般原则 107.2 高压开关电器的选择 117.3 配电所高压开关柜的选择 118 变压器的继电保护 128.1 继电保护装置的任务及要求 128.2 继电保护配置 129 防雷与接地 169.1 过电压及雷电概述 169.2 防雷 169.3 电气装置的接地 17总结 19致谢20主要参考文献 21附录 A 10KV 供电系统图22附录 B 低压供电系统图232第 1 章 设计背景工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：（1）安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2）可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3）优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4）经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。 第 2 章 工厂供电设计的一般原则按照国家标准 GB50052-95 供配电系统设计规范 、GB50053-94 10kV 及以下设计规范 、GB50054-95 低压配电设计规范 等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：（1）遵守规程、执行政策；必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。（2）安全可靠、先进合理；应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。（3）近期为主、考虑发展；应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。（4）全局出发、统筹兼顾。必须从全局出发，统筹兼顾，按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。2第 3 章 负荷计算和功率补偿3.1 负荷计算的意义计算负荷是指用概率统计的方法求出的、用来选择和校验变压器容量及开关设备、连接该负荷的电力线路的负荷值。是根据已知的工厂的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷。它是设计时作为选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的重要依据。负荷计算的目的是为了掌握用电情况，合理选择配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器、开关等。负荷计算过小，则依此选用的设备和载流部分有过热危险，轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大，则造成设备的浪费和投资的增大。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。3.2 负荷计算的方法负荷计算常用的方法有估算法、需要系数法、二项式法等几种，此外还有一些尚未推广的方法如单位产品耗电法、单位面积功率法、变值系数法和 ABC 法等。本设计采用需要系数法确定。利用一个需要系数乘以设备容量即可求得设备的有功计算负荷的一种方法。该方法计算十分简便，它是最早提出的也是至今应用最为普遍的一种方法。但由于需要系数值是根据设备台数较多、容量差别不是很大的一般情况来确定的，未考虑设备容量相差悬殊时少数大容量设备对计算机负荷的影响，因此此法较适用于设备台数较多的车间及全厂范围的计算负荷的确定。主要计算公式有： 有功计算负荷： 式(3.1)无功计算负荷： 式(3.2)视在计算负荷: 式(3.3)计算电流： 式(3.4) 2全厂各设备计算负荷如表 3.1：表 3.1 全厂计算负荷序号设 备名 称有功计算负荷（kW）计算电流I （A）序号设 备名 称有功计算负荷（kW）计算电流I（A）1 大球磨 245 465 12 备用 110 2502 大球磨 245 465 13 渣泵 22 503 小球磨 110 250 14矿坝水泵30 684 小球磨 110 250 15 磁选机 15 305 摇床总柜 24 55 16 备用 60 1366矿坝配电柜110 250 17检修电源30 687 备用 110 250 18 照明 30 688 1#破碎机 75 170 19 行车 70 1659 2#破碎机 75 170 20磁选机控制箱22 5010 3#破碎机 60 136 21 化验室 20 4011 给矿机 3 6.8 22 备用 60 1363.3 全厂负荷计算本设计中取 COS=0.85 同时系数 K = 0.7根据上表数据可算出： ; 总有功计算负荷： 总无功计算负荷： 总视在计算负荷:总计算电流:23.4 功率补偿功率因数太低将会给配电系统带来电能损耗增加，电压损失增大和供电设备利用效率降低等不良影响。正是如此，要求电力用户功率达到一定数值，低于此值时就必须进行补偿，国家标准 GB/T3485-1998评价企业合理用电技术导则中规定：“在企业最大负荷时的功率因数应不低于 0.9，凡功率因数未达到上述规定的，应该在负荷侧合理装置集中与就地无功补偿设备” 。由于本设计中上级要求功率因数 COS0.9 就可满足要求，,而由上面计算可知COS=0.850.9，因此需要进行无功补偿。综合考虑在这里采用并联电容器进行低压集中补偿。低压集中补偿是指将低压电容器组集中装设在车间变电所的低压母线上。该补偿方式只能补偿车间变电所低压母线前变压器和高压配电线路及电力系统的无功功率，对变电所低压母线后的设备则不起补偿作用。可选用 BWF0.4-12-1 型的电容器，其额定容量是 12kvar，额定电容为 240F。补偿容量 Qcc = 1145.2（tanarc cos0.85tanarc cos0.92）kvar=1145.2（0.62-0.43）kvar =217.6kvar因此，其电容器的个数为： n = Q cc/qC =217.6/12 =19（个） 取 Qcc=1219=228kvar无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为： 变压器的功率损耗为：= 0.06 = 0.061242.4= 74.6kvar = 0.015 = 0.0151242.4= 18.6kW变电所高压侧计算负荷为：=1145.2+18.6=1163.8kW= (709.8-228)+ 75.7=557.5kvar无功率补偿后，工厂的功率因数为：cos= P 30/ S 30= 1163.8 /1290.5=0.9 通过上述计算可得，需补偿的容量为 228kvar，补偿后车间变电所高压侧功率因数达到 0.9。因此，符合本设计的要求。8第 4 章 变压器的选择变压器台数确定原则：（1）应满足用电负荷对可靠性的要求。在一二级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在技术，经济上比较合理时，也可以多于两台。（2）对季节性负荷变化较大的宜采用经济运行方式的变电所，技术经济合理时可选择两台主变压器。（3）三级负荷一般选择一台主变压器，负荷较大时，也可选择两台主变。 只装一台主变压器时，其额定容量 Sn应能满足全部用电设备的计算负荷 Sc的需要，即SnS c 式(4.1)装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量 Sn应同时满足以下两个条件： 任意一台主变压器单独运行时，应满足不小于总计算负荷 Sc的 60%-70%的需要，即：Sn（0.60.7）S c 式(4.2)任意一台主变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷 Sc（+）的需要，即：SnS c（+） 式(4.3)在本设计中，工厂负荷属于三级负荷，因此选择单台主变压器运行，根据以上计算结果可得，如下： P 30 = K = 0.71636kW =1145.2kWePS30=P 30/ cos=1145.2/0.85=1347.3kVASn=1.19S30=1.191347.3=1603kVA所以，本工厂变电所可选择 1600 kVA 的主变压器一台。第 6 页 共 23 页第 5 章 主接线方案的选择5.1 对变电所主接线的一般要求变电所主接线要求安全，可靠，灵活，经济。变电所主接线(一次接线)表示变电所接受、变换和分配电能的路径。它由各种电力设备(隔离开关、避雷器、断路器、互感器、变压器等)及其连接线组成。主接线是否合理，对变电所设备选择和布置，运行的灵活性、安全性、可靠性和经济性，以及继电保护和控制方式都有密切关系，它是供电设计中的重要环节。5.2 变电所主接线方案对于电源进线电压为 35kV 及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为 610kV 的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。总降压变电所的主接线是实现电能输送和分配的一种电气接线，在变电所主接线图中将导线或者电缆，电力变压器，母线，各种开关，避雷器，电容器等电气设备连接起来，只表示相对电气连接关系而不表示实际位置。通常以单线表示三相系统。主接线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。变电所一般有线路-变压器组，单母线，内桥式，外桥式等几种接线形式。(1)只装有一台主变压器的总降变电所主接线这种主接线采用一次侧线路-变压器组接线方式，二次侧单母线不分段接线方式（如图 5.1） ，一次侧采用断路器为主开关。其特点是简单经济，但供电可靠性不高，只适用于三级负荷。也可采用一次侧单母线不分段，二次侧单母线分段主接线（如图5.2） ，适用于三级负荷及部分二级负荷。(2) 一次侧为内桥式接线的总降变电所主接线这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷。这种内桥式接线多用于电源线路较长而主变压器不须经常切换的总降压变电所。(3) 一次侧为外桥式接线的总降变电所主接线这种主接线也适用于一、二级负荷。这种外桥式接线多用于电源线路不长而主变压器需经常切换以适应经济运行的总降压变电所。(4) 一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线这种主接线兼有上述内桥式和外桥式两种接线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，投资较大。可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的情况。(5) 一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主接线采用双母线接线较之采用单母线接线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大提高，从而大大增加了初投资，所以双母线接线在企业中少用，主要用于电力系统中。35kv电源 进 线1QSFT2QF2S6-10kv1QSF1T2QFS图 4-1 3QSF2T4QFS5QF6-10kv35kv电源 进 线图 5.1 单电源进线接线图 图 5.2 一侧，二侧单母线接线图本次设计的工厂供电属于三级负荷，负荷变动较小，电源进线较短（4km）,主变压器不需要经常切换，另外再考虑到工厂对于一次投资的要求，固采用单电源进线的降压变电所主接线。16第 6 章 短路电流计算6.1 短路的原因及危害发生短路的主要原因是由于电力系统的绝缘被破坏。在大多数情况下，绝缘的破坏多数是由于未及时发现和未及时消除设备中的缺陷，以及设计、安装和运行维护不当所，例如：过电压、直接雷击、绝缘材料的陈旧、绝缘配合不好、机械损坏等，运行人员的错误操作，如带负荷拉开隔离开关，或者检修后未拆接地线就接通断路器；在长期过负荷元件中，由于电流过大，载流导体的温度升高到不能容许的程度，使绝缘加速老化或破坏；此外，在电力系统中，某些事故也可能直接导致短路，如杆塔塌导线断线等，动物或飞禽跨接载流导体也会造成短路事故。短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏应力，如果导体和它们的支架不够坚固，则可能遭到严重破坏。短路电流越大，通过的时间越长，对故障元件破坏的程度也越大。由于短路电流很大，即使通过的时间很短，也会使短路电流所经过的元件和导体收起不能容许的发热，从而破坏绝缘甚至使载流部分退火、变形或烧毁。既然发生短路时流通很大的短路电流（超过额定电流许多倍） ，这样大的短路电流一旦流经电气设备的载流导体，必然要产生很大的电动力和热的破坏作用，随着发生短路地点和持续时间的长短，其破坏作用可能局限于一小部分，也可能影响整个系统。6.2 短路的类型及短路计算的目的三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路（单相接地短路）和两相接地短路。除了上述各种短路以外，变压器或电机还可能发生一相绕组匝间或层间短路等。根据运行经验统计，最常见的是单相接地短路，约占故障总数的 60%，两相短路约占 15%，两相接地短路约占 20%，三相短路约占 5%。三相短路虽少，但不能不考虑，因为它毕竟有发生的可能，并且对系统的稳定运行有着十分不利的影响。单相短路虽然机会多短路电流也大，但可以人为的减小单相短路电流数值，使单相短路电流最大可能值不超过三相短路电流的最大值。这就使全部电气设备可以只根据三相或两相短路电流来选择，况且三相短路又是不对称短路的计算基础，尤其是工业企业供电系统中大接地电流系统又很少，因此应该掌握交流三相短路电流的计算。短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，准确的整定供配电系统的保护装置，避免在短路电流作用下损坏电气设备，保证供配电系统中出现短路时，保护装置能可靠动作。6.3 三相短路电流计算短路电流计算的方法，常用的有两种：有名值法和标幺值法。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。本设计采用标幺值法进行短路电流计算。6.3.1 确定基准值取 Sd=100MVA，U d=UC，两个电压等级的基准电压分别为 Ud1=10.5kV Ud2=0.4kV6.3.2 元件的电抗标幺值（1）电力系统（S oc=1000MVA）*10/.1X（2）架空线路（X O=0.4/km 4km）=X0L1Sd/Ud2=0.44100/（10.510.5）=1.5*2（3）电力变压器（U k=4.5 S n=1600kVA）= UkS d/（100S n）=4.5100/（1001.6）=2.8*3绘制等效电路图如图 6.1，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。 X1* X2* X3*10. 21.5 32.8K1(3) K2(3)图 6.1 短路电流计算等效电路图186.3.3 K1 短路时的短路电流与容量计算（1）计算短路回路总阻抗标幺值（2）计算 K1 点所在电压级的基准电流 /310/.5ddISUkA（3） 计算 K1 点短路电流各值*11/.6.2KKX5.347dI k.1128shkiIA. .K（4） 三相短路容量 *11/0.625.KdSXMV6.3.4 K2 点三相短路电流与容量计算（1）计算短路回路总阻抗标幺值*2123.1.84K（2）计算 K2 点所在电压级的基准电流04dSI kAU（3）计算 K2 点短路电流各值*210.274KIX*22.3.6d kA.186shkKiIk.22095.7I（4）三相短路容量*22/0.2.7KdKSXMVA6.3.5 短路电流计算结果如下表 6.1表 6.1 短路电流计算结果三相短路电流（kA） 短路容量（MVA）短路计算点 (3)KI(3)I(3)shi(3)shI(3)KSK1点 3.4375 3.4375 8.7656 5.225 62.5K2点 32.76 32.76 60.27 35.7 22.7第 7 章 电气设备的选择7.1 电气设备选择的一般原则供配电系统中的电气设备是在一定的电压，电流，频率和工作环境条件下工作的，电气设备的选择，除了应满足在正常工作时能安全可靠运行之外，还应满足在短路故障时不至损坏的条件，开关电器还必须具有足够的断流能力，并适应所处位置，环境温度，海拔高度，以及防尘，防腐，防火，防爆等环境条件。电气设备选择应遵循以下三个原则：（1）按工作环境及正常工作条件选择电气设备；（2）按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定；动稳定校验 或 式（7.1）(3)maxshiI(3)maxshI式中， 为电气设备的极限通过电流峰值；为电气设备的极限通过电流有效值。axI热稳定校验 式（7.2）2(3)2t imaIt式中， 为电气设备的热稳定电流；tt为热稳定时间。（3）开关电器断流能力校验。高压设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。高压刀开关柜的选择应满足变电所一次电路图的要求，并各方案经济比较优选出开关柜型号及一次结线方案编号，同时确定其中所有一次设备的型号规格。7.2 高压开关电器的选择7.2.1 高压断路器的选择本设计中，为户内变电所，故选择户内少油断路器，以选择变压器二次侧高压断路器为例，由设计数据可知，变压器 10/0.4kV，1600kVA，三相最大短路电流为32.76kA，冲击短路电流为 60.27kA，三相短路容量为 22.7MVA。根据变压器二次侧的额定电流来选择断路器的额定电流。式（7.3）2160233.4NSI AU查表得，选择 SN10-10III/3000 型少油断路器，比较其计算参数和装设地点电气条件后得知，所选断路器合格。 27.2.2 高压隔离开关的选择 由于隔离开关主要是用于隔离而不是分断正常负荷电流和短路电流，因此，只需要选择其额定电压和额定电流，校验动稳定和热稳定。由以上计算数据可选择 GN6-10T/600 高压隔离开关。选择计算结果列于表 7.1 中。表 7.1 高压隔离开关选择校验表GN6-10T/600 装设地点电气条件序号 项目 数据选择要求项目 数据结论1 NU10kV .WNU10kV 合格2 In600A CI465A 合格3 max52kA(3)shi32.76A 合格42T200 2kAS2imaT13.5 2kAS合格7.3 配电所高压开关柜的选择高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型高压开关设备、保护电器、监视仪表和母线、绝缘子等。高压开关柜有固定式和手车式（移可式）两大类型。由于本设计是 10kV 电源进线，则可选用较为经济的固定式高压开关柜，这里选择KYN28A-12(Z)型，低压开关柜选择 GGD3 型。第 8 章 变压器的继电保护唐山工 业职业技术学院自动化工程系毕业设计 07 电气 12 班 岳文鹏 138.1 继电保护装置的任务及要求继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运动状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。8.1.1 基本任务（1）自动地、迅速地、有选择性地将故障元件从供电系统切除，迅速恢复非故障部分的正常供电。 （2）能正确反映电气设备的不正常运行状态，并根据要求，发出预报信号，以便值班人员采取措施，保证电气设备的正常工作；或经一段时间运行处理后，电气设备仍不能正常工作，则保护动作于断路器跳闸，将不能正常工作的电气设备切除。（3）与供配电系统的自动装置（如自动重合闸装置 ARD 、备用电源自动投人装置 APD 等）配合，缩短事故停电时间，提高供电系统的运行可靠性。8.1.2 基本要求（1）选择性当供电系统发生短路故障时，继电保护装置动作，只切除故障元件，并使停电范围最小，以减小故障停电造成的损失。保护装置这种能挑选故障元件的能力称为保护的选择性。（2）速动性为了减小由于故障引起的损失，减少用户在故障时低电压下的工作时间，以及提高电力系统运行的稳定性，要求继电保护在发生故障时尽快动作将故障切除。（3）灵敏性指在保护范围内发生故障或不正常工作状态时，保护装置的反应能力。（4）可靠性继电保护装置在其所规定的保护范围内发生故障或不正常工作时，一定要准确动作，即不能拒动；不属其保护范围的故障或不正常工作时，一定不要动作，即不能误动。8.2 继电保护配置在本设计中，根据要求需装设过电流保护、电流速断保护、气体继电保护。8.2.1 变压器的过电流保护（1）对于由外部相间短路引起的过电流，保护应装于下列各侧：对于双线圈变压器，装于主电源侧对三线圈变压器，一般装于主电源的保护应带两段时限，以较小的时限断开未装保护的断路器。当以上方式满足灵敏性要求时，则允许在各侧装设保护。各侧保护应根据选择性的要求装设方向元件。对于供电给分开运行的母线段的降压变压器，除在电源侧装设保护外，还应在每个供电支路上装设保护。除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护，而不要求作为变压器内部故障的后备保护。保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性。相邻线路由变压器作远后备时，一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏性。相邻线路大量瓦斯时，一般动作于断开的各侧断路器。如变压器高采用远后备时，不作具体规定。对某些稀有的故障类型（例如 110kV 及其以上电力网的三相短路）允许保护装置无选择性动作。（2）定时限过电流保护的接线方式和工作原理当变压器发生短路时，通过线路的电流使流经继电器的电流大于继电器的动作电流，电流继电器 KA 瞬时动作，其常开触点闭合，时间继电器 KT 线圈得电，其触点经一定延时后闭合，使中间继电器 KM 和信号继电器 KS 动作。KM 的常开触点闭合，接通断路器跳闸线圈 YR 回路，断路器 QF 跳闸，切除短路故障线路。KS 动作，其指示牌掉下，同时其常开触点闭合，起动信号回路，发出灯光和音响信号。接线图如图 8.1。（3）保护整定计算变压器过电流保护继电器的动作电流为式（8.1）式中， I1N为变压器一次侧额定电流；Krel可靠系数；KW接线系数；Kre返回系数；Ki 为电流互感器的变比。变压器过电流保护动作时限应比二次侧出线过电流保护的最大动作时限大一个 ，tA一般取 0.5-0.7s。灵敏度按下式校验 式（8.2）(2).min15KsoplI式中， 为变压器二次侧在系统最小运行方式下，发生两相短路时一次侧的(2).minKI穿越电流。8.2.2 变压器的电流速断保护（1）电流速断保护的接线和工作原理电流速断保护是一种不带时限的过电流保护，实际中常与过电流保护配合使用。接线图如图 8.1。当线路发生短路，流经继电器的电流大于电流速断的动作电流时，电流继电器动作，其常开触点闭合，接通信号继电器 2KS 和中间继电器 KM 回路，KM 动作是断路器跳闸，2KS 动作表示电流速断保护动作，并起动信号回路发出灯光和音响信号。（2）整定计算由于电流速断保护动作不带时限，为了保护速断保护动作的选择性，在下一级线路首端发生最大短路电流时，电流速断保护不应该动作，既速断保护动作电流，从而，速断好汉继电器的动作电流整定值为.maxoplkI式（8.3）. .maxrelwKAkiI式中， 为线路末端最大三相短路电流；.axkI为可靠系数；DL 型继电器取 1.3，GL 型继电器取 1.5；rel为接线系数；w电流互感器变比。iK灵敏度校验只能用线路首端最小两相短路电流 校验，即(2).minKI式（8.4）(2).min1.5KSoplI过电流保护由保护的动作时限实现选择性，电流速断保护由保护的动作电流实现选择性，在电流速断保护区内，电流速断保护为主保护，过电流保护为辅助保护，在电流速断保护的死区内，过电流保护为基本保护。10KV1QS1QF1TA2TAT2QF2QS2YR2QF1YR1QF1KS信号 KM信号 2KS1KT1KA2KA3KA4KA1TA2TA1KA2KA3KA4KAA相 过 电 流与 电 流 速 断C相 过 电 流与 电 流 速 断公 用 线直 流 操 作 电源 及 熔 断 器定 时 限过 电 流 保 护电 流 速 断 保 护1QF跳 闸 回 路2QF跳 闸 回 路去 信 号1KS2KS+WS+WC -WC1KA21KT3KA4KAKM1K21QF2F1YR2YR1KS2KSKM1KT图 8.1 变压器的定时限过电流保护和电流速断保护接线图228.2.3 变压器的气体继电保护（瓦斯保护）气体继电保护，又称瓦斯保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护装置。按 GB5006292 规定，800kVA 及以上的一般油浸式变压器和 400kVA 及以上的车间内油浸式变压器，均应装设气体保护。气体保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。为了使变压器内产生的气体能够顺畅地通过气体继电器排往油枕，要求变压器安装应取 1%1.5%的倾斜度；而变压器在制造时，联通管对油箱顶盖也有 2%4%的倾斜度。当变压器油箱内部发生轻微故障时，产生的气体较少，气体缓慢上升，聚集在气体继电器容器上部，使继电器内油面下降，上开口油杯露出油面，上开口油杯因其产生的力矩大于平衡锤的力矩而处于下降位置，上干簧触点闭合，发出报警信号，称为轻瓦斯动作。当变压器油箱内部发生严重故障时，产生大量气体，油汽混合物迅猛地从油箱通过连通管冲向油枕，在油汽混合物冲击下，气体继电器挡板被掀起，使下开口油杯下降上，下干簧触点闭合，发出跳闸信号，使断路器跳闸，称为重瓦斯动作。如果变压器油箱漏油，使得气体继电器内的油也慢慢流尽。先是继电器的上油杯下降，发出报警信号，接着继电器内的下油杯下降，使断路器跳闸，同时发出跳闸信号。变压器瓦斯保护动作后，运行人员应立即对变压器进行检查，查明原因，可由蓄积于气体继电器内的气体性质来分析和判断故障的原因几处理要求，如下表 8.1：表 8.1 气体继电器动作后的气体分析和处理要求气体性质 故障原因 处理要求无色，无臭，不可然 变压器含有空气 允许继续运行灰白色，有剧臭，可燃 纸质绝缘物烧毁 应立即停电检修黄色，难燃 木质绝缘部分烧毁 应停电检修深灰色或黑色，易燃 油内闪络，油质炭化 分析油样，必要时停电检修30第 9 章 防雷与接地9.1 过电压及雷电概述过电压是指在电气设备或线路上出现的超过正常工作要求并对其绝缘构成威胁的电压，分内部过电压和雷电过电压。内部过电压是由于电力系统正常操作，事故切换，发生故障或负荷突变时引起的过电压，可分为操作过电压，弧光接地过电压及谐振过电压。雷电过电压是由电力系统中的设备或建筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷电可分为直击雷，感应雷，雷电侵入波 3 大类。9.2 防雷9.2.1 防雷设备防雷的设备主要有接闪器和避雷器，引下线和接地装置。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体，接闪器的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线，主要用于保护输电线路；接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网，主要用于保护建筑物。避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式，金属氧化物避雷器和保护间隙。9.2.2 变电所防雷保护措施（1）装设避雷针 室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。（2）高压侧装设避雷器 这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外30壳相联后接地。（3）低压侧装设避雷器 这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如 IT 系统） ，其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。9.3 电气装置的接地9.3.1 接地概述 接地是指电气设备的带电部分或不带电部分与大地连接。接地可分为故障接地、工作接地、保护接地和重复接地。（1）接地的一般要求在供电系统的某些部位，由于工作的需要或安全的需要而和大地进行直接连接，这就是接地。为了保证达到接地的目的，接地装置必须正确设置（包括正确的布置、正确的连接、采用适当的散流电阻等） ，并且连接可靠，否则，不仅达不到接地的目的，还可能反而带来不利的影响。变电所的接地装置除采用自然接地体外，还应设置人工接地网，通常用钢管或角钢作垂直接地体埋入地中，用扁钢作水平接地体来连接各条垂直接地体形成一个接地网，两垂直接地体之间应大于 2.5m，以免影响散流电阻。扁钢应侧放而不应平放，以提高散流效果。接地装置的形式有外引式和回路式两种。（2）接地的种类按实施接地的目的不同可分为工作接地、保护接地和防雷接地。工作接地是指为了电力系统的正常运行，人为的将供电系统的某些点（例如发电机和变压器的中性点）和大地进行金属性的连接。保护接地是指由于电气设备绝缘损坏时可能危及人身安全而将电气设备不带电的